一种高速公路智能雾区引导系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高速公路智能雾区引导系统，属于公路交通安全技术领域，包括前端节点控制器、可变情报板、限速标志板、车流量探测器、节点控制器、能见度探测控制器、摄像头、引导节点控制器、车辆探测器、报警器、诱导灯。本发明用摄像头代替价格较高的能见度检测仪，并按一定间隔布置在团雾易发地段；利用超高频射频识别技术来检测车流量、及车辆位置，若测得车辆距离过近，便通过声光报警方式提示这些车辆注意慢性、保持安全车距，从而可有效避免交通事故的发生；采用Zigbee 短距离无线信息传输技术，减小了系统现场施工的工作量，降低了系统的成本。本发明提高了车辆在低能见度天气情况下通行的安全性，有效避免了交通事故的发生。
【专利说明】
一种高速公路智能雾区引导系统
技术领域
[0001]本发明属于公路交通安全技术领域，涉及一种高速公路智能雾区引导系统。
【背景技术】
[0002]随着我国国民经济的快速增长，高速公路建设也得到空前的发展。然而高速公路在成为促进国民经济快速发展的重要因素的同时，不断上升的高速公路交通事故发生率和死亡率也给人民的生命财产安全和社会经济的稳定发展带来诸多不利影响。目前，对气象条件预测、应对措施不到位，因大雾使能见度降低、安全视距不够以及车速过快造成的交通事故，在高速公路交通事故总量中占据了较大的比例，特别是团雾预报问题，团雾由于范围小，变幻快，随机性大，使团雾的预报难度增大。高速公路一旦出现这种异常天气，就很有可能引发连锁反应，最终形成多车连续追尾的重特大交通事故。所以在高速公路团雾易发地段设置车辆智能引导系统具有重要的意义，这一方面可以降低雾区交通事故的发生，提高雾天行驶的安全性，另一方面也可降低因高速公路封路造成的经济损失，提高高速公路的利用率。
[0003]目前国内对高速公路团雾易发地段采取的防范措施，主要有两种:一是通过摄像头人工判断能见度，一旦能见度低于一定值，便利用布置在高速公路旁的可变情报板，提示驾驶员即将进入团雾区，应降速并保持安全车距;二是在团雾区设置车辆探测与诱导系统，用红外探测器探测车辆的位置，并通过红黄双色LED灯来引导车辆安全驶出团雾区。第一种防范措施的不足是等间距安装在高速公路两侧或中间隔离带的摄像头不一定正好位于随机发生的团雾区，因此就不能及时发现团雾。另外行驶中突然进入团雾区的车辆，因能见度很低无法看清前方的道路，所以很容易发生追尾等交通事故。第二种防范措施的不足是进入团雾区的车辆，因能见度低，横向车辆间的间距无法看清，因此，行进中也容易产生碰撞等交通事故。
【发明内容】
[0004]本发明针对目前高速公路团雾行车环境下所存在的上述问题，提供了一种高速公路智能雾区引导系统，可大大降低因团雾而造成的交通事故率。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下。
[0006]高速公路智能雾区引导系统，包括前端节点控制器、可变情报板、限速标志板、车流量探测器、节点控制器、能见度探测控制器、摄像头、引导节点控制器、车辆探测器、报警器和诱导灯。
[0007]前端节点控制器，布置在团雾区前方，用于实现车辆的警示、车流量的检测、以及向高速公路监控中心发送相关信息和接收控制指令的功能。
[0008]车流量探测器，位于团雾易发地段前方，用于检测即将进入团雾区的车流量。
[0009]节点控制器，用于控制采集团雾易发地段的能见度信息、接收引导节点控制器的信息并控制引导节点控制器的工作、将信息上传至前端节点控制器并接收前端节点控制器的指令。
[0010]所述能见度探测控制器，用于将摄像头采集的清晰度处理成能见度信息，并发送至节点控制器。
[0011]摄像头安装在高速公路团雾易发地段。
[0012]引导节点控制器，间隔布置在高速公路团雾易发地段，用于实现车辆定位、预警提示以及车辆引导功能的控制。
[0013]所述车辆探测器，间隔布置在高速公路团雾易发地段，用于检测车辆的位置及并行行驶车辆的数量。
[0014]作为本发明的进一步改进，所述高速公路智能雾区引导系统还包括GPRS模块，GPRS模块实现前端节点控制器与高速公路监控中心的通信。
[0015]所述前端节点控制器通过RS485串行通信接口分别与可变情报板、限速标志板及车流量探测器相连，通过Zigbee模块与节点控制器无线连接。
[0016]所述的能见度探测控制器通过Zigbee模块与节点控制器无线连接。
[0017]所述的节点控制器通过Zigbee模块与引导节点控制器无线相连。
[0018]所述引导节点控制器安装在道路一侧护栏立柱或桥梁横栏上。
[0019]车流量探测和车辆探测通过RFID系统实现。
[0020]RFID系统方形天线通过直角形的立柱布置在高速公路中间车道的上方。
[0021]RFID系统选用902?928MHz工作频段，并配套无源电子标签。
[0022]高速公路智能雾区引导系统由高速公路监控中心远程遥控启动，或通过手机APP现场控制启停。
[0023]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:用摄像头代替价格较高的能见度检测仪，并按一定间隔布置在高速公路团雾易发地段，不仅在高速公路出现团雾时系统能够及时检测到，同时也大大降低了系统的成本;利用物联网技术一超高频射频识别(RFID)来检测车流量、及进行车辆定位，可测出天线前方扇形区域内车辆的数量。若测得车辆距离过近，便通过报警器以声音方式提示这些车辆注意慢性、保持安全车距，从而可有效避免交通事故的发生;采用Zigbee短距离无线信息传输技术，减小了系统现场施工的工作量，降低了系统的成本。
【附图说明】
[0024]图1是高速公路智能雾区引导系统的组成图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
[0026]参见图1，高速公路智能雾区引导系统由前端节点控制器、GPRS模块、可变情报板、限速标志板、车流量探测器、节点控制器、能见度探测控制器、摄像头、引导节点控制器、车辆探测器、报警器、诱导灯组成。
[0027]所述的GPRS模块与前端节点控制器相连，通过该模块将能见度、雾区车流量、团雾发生地等有关信息远程发送到高速公路监控中心，并接收监控中心的指令。
[0028]所述的前端节点控制器通过RS485串行通信接口分别与可变情报板、限速标志板及车流量探测器相连，通过Zigbee模块与节点控制器无线连接。
[0029]所述的车流量探测器位于团雾易发地段前方不远处，用于检测即将进入团雾区的车流量。
[0030]所述的摄像头与能见度探测控制器相连，通过摄像头所检测的特定目标的清晰度来间接测量雾区的能见度。
[0031]所述的能见度探测控制器通过Zigbee模块与节点控制器无线连接。
[0032]所述的节点控制器通过Zigbee模块与等间距安装在道路一侧护栏立柱或桥梁横栏上的引导节点控制器无线相连。
[0033]所述的引导节点控制器分别与车辆探测器、报警器及诱导灯相连。
[0034]所述的报警器为电喇叭。
[0035]所述的车辆探测器按一定间隔布置在高速公路团雾易发地段，用于检测车辆的位置及并行行驶车辆的数量。
[0036]车流量探测和车辆探测均通过UHF超高频RFID系统实现，包括控制器、读写器、天线及无源射频标签。无源射频标签在高速公路的入口处获取，放在被测车辆的前挡风玻璃处，内存有车牌号、入口编号、发卡时间等信息。射频识别(RFID)，是一种利用射频信号自动识别目标信号对象并获取相关信息的技术，具有非接触，无需人工干预以及可同时识别多个标签、使用方便、可用于物体定位且定位精度高等优点，可识别速度高达120Km/h的车辆。
[0037]本实施例的工作原理是，能见度的检测由摄像头完成，通过摄像头所对准的特定目标的清晰度，以及能见度探测控制器的计算与分析，来间接测量雾区的能见度。摄像头安装在高速公路团雾易发地段隔离带处，可根据团雾易发地段的长度布置若干个，间隔为10m0
[0038]节点控制器由单片机和Zigbee通信模块组成，其功能是实时采集该区段的能见度值、接收引导节点控制器的相关信息并控制引导节点控制器的工作、将能见度等信息上传至前端节点控制器并接收前端节点控制器的指令。当出现团雾且检测到的能见度低于一定值时，节点控制器便通过Zigbee无线模块，控制各引导节点控制器打开诱导灯，引导车辆安全通过团雾区。诱导灯为黄色，从而具有较强的穿透能力，可布置在高速公路团雾易发地段的一侧或两侧，启动后便以一定的频率同步闪烁。系统工作时，各引导节点控制器也将本节点的车辆定位信息通过Zigbee无线模块实时传给节点控制器，如果团雾区车辆前后距离过近，节点控制器便向相应的引导节点控制器发出指令，通过电喇叭向相关车辆发出警示信息。
[0039]引导节点控制器由单片机、接口电路和驱动电路组成，用于实现车辆定位、喇叭预警提示以及车辆引导功能的控制。引导节点控制器以1m的间隔布置在高速公路团雾易发地段道路一侧护栏立柱或桥梁横栏上，与其相连的车辆探测器，利用射频识别(RFID)技术对团雾区相应节点处的车辆进行定位，并将车辆定位的信息以串行通信的形式传给引导节点控制器。经引导节点控制器计算和分析，若发现车辆有并行情况或前后距离过近，引导节点控制器便通过电喇叭进行报警，提示前后、左右车辆注意减低车速并保持安全车距。
[0040]利用射频识别技术(RFID)检测雾区前方的车流量、雾区内车辆的横向距离以及计算前方刚通过某节点的车辆与后面跟进车辆之间的距离。[0041 ] RFID系统选用902?928MHz工作频段，并配套无源电子标签，从而具有较远的探测距离。RFID系统是利用无源标签反射信号的信号强度(RSSI)来进行车辆定位或测距的，系统方形天线通过直角形的立柱布置在高速公路中间车道的上方5m处，安装时天线的探测平面应倾斜一定角度，并正对着迎面而来的车辆。
[0042]前端节点控制器包括单片机、串行接口电路及Zigbee通信模块，其布置在团雾区前方300m处，用于实现车辆的警示、车流量的检测、以及向高速公路监控中心发送相关信息和接收控制指令等功能。一旦出现团雾且检测到的能见度低于一定值，前端节点控制器便通过可变情报板提醒过往车辆注意减低车速并保持安全车距，同时，在可变限速标志板上显示与当前能见度值相对应的车辆限速值，能见度越低则限速值越低。此外，前端节点控制器启动车流量探测器，通过RFID子系统检测即将进入团雾区的车流量，并通过GPRS模块将车流量、能见度值、团雾地点等信息远程发至高速公路监控中心。
[0043]整个引导系统的工作可由高速公路监控中心远程遥控启动，或通过手机WIFI功能的APP现场控制启停。
【主权项】
1.一种高速公路智能雾区引导系统，其特征是，包括前端节点控制器、可变情报板、限速标志板、车流量探测器、节点控制器、能见度探测控制器、摄像头、引导节点控制器、车辆探测器、报警器和诱导灯； 前端节点控制器，布置在团雾区前方，用于实现车辆的警示、车流量的检测、以及向高速公路监控中心发送相关信息和接收控制指令的功能； 车流量探测器，位于团雾易发地段前方，用于检测即将进入团雾区的车流量； 节点控制器，用于控制采集团雾易发地段的能见度信息、接收引导节点控制器的信息并控制引导节点控制器的工作、将信息上传至前端节点控制器并接收前端节点控制器的指令； 所述能见度探测控制器，用于将摄像头采集的清晰度处理成能见度信息，并发送至节点控制器； 摄像头安装在高速公路团雾易发地段； 引导节点控制器，间隔布置在高速公路团雾易发地段，用于实现车辆定位、预警提示以及车辆引导功能的控制； 所述车辆探测器，间隔布置在高速公路团雾易发地段，用于检测车辆的位置及并行行驶车辆的数量。2.如权利要求1所述的高速公路智能雾区引导系统，其特征是，所述高速公路智能雾区引导系统还包括GPRS模块，GPRS模块实现前端节点控制器与高速公路监控中心的通信。3.如权利要求1所述的高速公路智能雾区引导系统，其特征是，所述前端节点控制器通过RS485串行通信接口分别与可变情报板、限速标志板及车流量探测器相连，通过Zigbee模块与节点控制器无线连接。4.如权利要求1所述的高速公路智能雾区引导系统，其特征是，所述的能见度探测控制器通过Zigbee模块与节点控制器无线连接。5.如权利要求1所述的高速公路智能雾区引导系统，其特征是，所述的节点控制器通过Zigbee模块与引导节点控制器无线相连。6.如权利要求1所述的高速公路智能雾区引导系统，其特征是，所述引导节点控制器安装在道路一侧护栏立柱或桥梁横栏上。7.如权利要求1所述的高速公路智能雾区引导系统，其特征是，车流量探测和车辆探测通过RFID系统实现。8.如权利要求7所述的高速公路智能雾区引导系统，其特征是，RFID系统方形天线通过直角形的立柱布置在高速公路中间车道的上方。9.如权利要求7或8所述的高速公路智能雾区引导系统，其特征是，RFID系统选用902?928MHz工作频段，并配套无源电子标签。10.如权利要求1所述的高速公路智能雾区引导系统，其特征是，高速公路智能雾区引导系统由高速公路监控中心远程遥控启动，或通过手机APP现场控制启停。
【文档编号】G08G1/01GK105913662SQ201610436805
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】梁杰, 管志光, 张良智
【申请人】山东交通学院